有機磷酸--脲阻燃體系在棉織物上的應(yīng)用.pdf

1、棉織物作為傳統(tǒng)的服用及產(chǎn)業(yè)用材料，由于其物理機械性能優(yōu)異，吸濕性好，手感自然，穿著舒適，經(jīng)濟實惠而受到人們的歡迎。然而，棉織物屬易燃物品，是火災(zāi)的潛在成因，所以它的阻燃整理一直是人們研究的熱點。但是，到目前為止，棉織物的阻燃由于未能滿足耐久、環(huán)保、對織物原有物理機械性能影響較小、成本低廉、設(shè)備簡單的要求，仍然是阻燃整理面臨的重要難題之一。
　　 由磷酸氫二銨(DAP)或磷酸與尿素(U)組成的阻燃體系對棉織物進行阻燃整理后獲得的整

2、理品在軟水洗或硬水洗條件下均有良好的磷保留率，且經(jīng)軟水洗滌后具有優(yōu)異的的阻燃性能，但是由于主產(chǎn)物纖維素磷酸酯中的H+和NH4+在硬水洗時和Ca2+、Mg2+發(fā)生離子交換，生成難分解的不溶性磷酸鹽。因此，織物燃燒時磷酸不能及時釋放，磷酸化-去磷酸化機制無法引導纖維素脫水炭化，導致整理品阻燃失效。為解決這一問題，本課題設(shè)計了R2P(O)OR’結(jié)構(gòu)，合成了兩種代表性化合物，二甲氧基磷酸銨(CH3O)2P(O)O-·NH4+(ADMP)和二羥甲

3、基磷酸(HOCH2)2P(O)OH(DMLP)，并與尿素組成阻燃體系對棉織物進行阻燃整理，試圖通過生成不含離子的纖維素磷酸酯，避免硬水洗時發(fā)生離子交換，使整理品在硬水洗滌條件下保持良好的阻燃性能。
　　 為了給R2P(O)OR’-U體系在棉織物上的應(yīng)用提供比較和分析的依據(jù)，本課題按照文獻介紹的工藝條件，以DAP-U為阻燃體系對棉織物進行阻燃整理。整理品未經(jīng)洗滌時LOI為46.8％，經(jīng)1次去離子水洗和1次家庭洗滌后LOI分別為39

4、.6％和27.0％。說明在相同的工藝條件下，棉織物上纖維素的磷酸酯化反應(yīng)具有可重現(xiàn)性。
　　 ADMP的合成以亞磷酸二甲酯為原料，以過氧化氫為氧化劑，用氨水調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH，產(chǎn)率為86％。ADMP-U阻燃體系對棉織物進行阻燃整理的浸軋液由20％ADMP和40％U組成，棉織物二浸二軋浸軋液，軋余率100％，105℃預(yù)烘3min，170℃焙烘3min。整理品未經(jīng)洗滌的LOI為47.7％，經(jīng)1次去離子水洗和1次家庭洗滌后LOI分別為2

5、9.5％和20.7％。對經(jīng)1次去離子水洗的ADMP-U整理品和DAP-U整理品進行紅外分析，結(jié)果表明兩者的紅外特征峰完全相同，并且ADMP-U整理品沒有-OCH3的特征峰出現(xiàn)。這說明ADMP的P-O-CH3在焙烘過程中斷裂，發(fā)生了和DAP-U-Cellulose反應(yīng)體系相同的磷酸酯化反應(yīng)歷程，這可能是整理品不耐硬水洗的主要原因。
　　 由于ADMP在焙烘條件下P-O鍵發(fā)生斷裂，不具備熱穩(wěn)定性，本課題進一步設(shè)計并合成了含有P-C鍵

6、的熱穩(wěn)定性良好的DMLP。DMLP的合成以一水合次亞磷酸鈉和多聚甲醛為原料，反應(yīng)溫度為135-140℃，回流20小時，收率為88％。DMLP-U體系對棉織物阻燃整理的優(yōu)化工藝為：棉織物二浸二軋浸軋液(由20％DMLP和40％U組成)，軋余率100％，105℃預(yù)烘3min，165℃焙烘5min。整理品未經(jīng)洗滌時具有優(yōu)異的阻燃性能，LOI為49％，經(jīng)1次去離子水洗和1次家庭洗滌后LOI分別為22.5％和19.8％，阻燃性能顯著降低。1次去離

7、子水洗和1次家庭洗滌后整理品磷含量分別為0.466％和0.402％，表明DMLP-U體系和纖維素之間的反應(yīng)性不強，與纖維素共價結(jié)合的產(chǎn)物產(chǎn)率較低，整理品含磷量低，不能起到明顯的阻燃效果。DMLP中P-OH的部分雙鍵性質(zhì)和浸軋液(pH=1.96-2.05)中的質(zhì)子對纖維素羥基的質(zhì)子化使親核取代反應(yīng)SN2難以發(fā)生，這可能是DMLP-U阻燃體系和棉纖維素反應(yīng)程度較低的主要原因。為提高DMLP-U-Cellulose體系的反應(yīng)性，本課題對催化劑

8、進行了篩選，結(jié)果表明硫酸催化效果最佳，能提高軟水洗整理品的阻燃性能，但硬水洗后整理品阻燃性能反而不如未經(jīng)催化的整理品。這可能是硫酸的加入引起DMLP上羥基的質(zhì)子化，促使一定量的P-C鍵斷裂生成磷酸或其銨鹽，使終產(chǎn)物具有離子交換性能而不耐硬水洗。比較而言，未經(jīng)催化的整理品經(jīng)25次家庭洗滌后阻燃性能和5次洗滌時的相當。這說明DMLP-U的整理品在硬水洗滌條件下能保持原有的阻燃性能，只是直接脫水縮合的成酯產(chǎn)率較低，導致整理品含磷量不足而不具備